真空感应磁悬浮精炼钛铝基多元合金研究

发布时间：2020-10-30 11:59

　　 TiAl基合金因具有的密度低,比强度、比刚度高,抗氧化、抗蠕变性能好等优异性能,使其在航天、航空及汽车用发动机耐热结构件等领域具有极大的应用潜力。因此,TiAl基合金的发展一直受到世界各国研究者的高度关注和重视。本论文以攀枝花酸溶性钛渣为原料,通过铝热还原法+真空精炼制备钛铝基多元合金,采用化学分析法、X射线能谱仪(EDS)、光学及扫描电子显微镜、X射线衍射仪(XRD)、万能材料试验机等对钛铝基多元合金的化学成分、显微组织、物相结构及力学性能进行了表征及测试,通过元素饱和蒸气压方程计算了钛铝基多元合金各组元饱和蒸气压,利用Pandat相图计算软件计算并绘制了钛铝基多元合金相图,研究了精炼加热功率、精炼气氛、精炼次数及精炼时间对合金化学成分、显微组织及力学性能的影响,取得了以下主要研究成果:(1)采用Pandat相图计算软件计算并绘制了Ti-34Al-9Fe-4Si-xMn(x2)合金、Ti-34Al-9Fe-ySi-1Mn(y6)合金、Ti-34Al-zFe-4Si-1Mn(z12)合金的富钛区域垂直截面相图。结果表明,合金中Mn元素的加入主要形成Al8Mn5相,随Mn元素含量的增加,相图中各相区整体向左移动;合金中Si元素的加入主要形成Ti5Si3相,随Si元素含量的增加,合金液相线逐渐升高,且相图中左边相区逐渐缩小,右边相区逐渐增大;合金中加入Fe元素后,在高温下主要形成Al8FeTi3相、Ti23Fe6相和TiFe2相,而在室温平衡态下主要形成H_L21相(含Fe元素的固溶体相),随Fe元素含量的增加,合金液相线略微升高,且相图中左边相区逐渐缩小,右边相区逐渐增大。(2)通过蒸气压方程计算了钛铝基多元合金中各组元饱和蒸气压。计算结果表明,合金中各组元饱和蒸气压大小依次为:P_(Mn)P_(Al)P_(Fe)P_(Si)P_(Ti)。(3)铝热还原法制备的钛铝基多元粗合金内部夹渣及杂质含量较多,氧含量为1.4%,显微组织疏松,维氏硬度为518.77MPa。而采用真空感应磁悬浮熔炼炉对其进行精炼后,能有效去除粗合金中的夹渣,降低杂质含量,降低氧含量,使合金纯洁度提高,显微组织更加致密。
【学位单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TF823
【部分图文】：

图 1-1 钛铝合金与其他高温合金的性能比较a：比强度-温度；b：比模量-温度（Su al., 2014）正是因为 TiAl 基合金拥有如此独特的性能优势（表 1-1和图 1-1所示），使其在高温结构材料中具有很大的优势和发展潜力。目前，TiAl 基合金材料已经在航空、航天，汽车等领域得到应用，其主要用于制造航空、航天等超高速飞机发动机的零部件，以及高档汽车的排气阀、涡轮增压器等（如图 1-2、图 1-3所示）图 1-2 TiAl基合金排气阀（Wu, 2006）

图 1-1 钛铝合金与其他高温合金的性能比较比强度-温度；b：比模量-温度（Su al., 20 基合金拥有如此独特的性能优势（表 1-1具有很大的优势和发展潜力。目前，TiA领域得到应用，其主要用于制造航空、高档汽车的排气阀、涡轮增压器等（如图

图 1-1 钛铝合金与其他高温合金的性能比较a：比强度-温度；b：比模量-温度（Su al., 2014）正是因为 TiAl 基合金拥有如此独特的性能优势（表 1-1和图 1-1所示高温结构材料中具有很大的优势和发展潜力。目前，TiAl 基合金材料已、航天，汽车等领域得到应用，其主要用于制造航空、航天等超高速飞的零部件，以及高档汽车的排气阀、涡轮增压器等（如图 1-2、图 1-3所图 1-2 TiAl基合金排气阀（Wu, 2006）
【参考文献】

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本文编号：2862444